(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の発光素子からなる照明手段と、
前記照明手段からの光量を制御する複数個の透過率制御素子を備えた透過率制御手段と、入力画像信号を補正する補正手段とを備えたディスプレイ装置において、
前記補正手段は、表示画面の目標光量を設定する目標光量設定手段と、発光素子からの推定光量を算出する推定光量算出手段と、前記目標光量と前記推定光量に基づいてマトリクス係数を算出するマトリクス係数算出手段と、前記マトリクス係数を用いて入力画像信号を補正して前記透過率制御手段を駆動するマトリクス演算手段とを備え、
前記複数個の発光素子の色度分布は、前記透過率制御素子によって表示される原色よりも広がりをもち、
前記複数個の発光素子は、少なくとも３種の主波長をもち、
前記複数個の発光素子は、複数個の赤色ＬＥＤ、複数個の緑色ＬＥＤ、複数個の青色ＬＥＤで構成され、
前記各赤色ＬＥＤ、前記各緑色ＬＥＤ、前記各青色ＬＥＤの色度にはばらつきがあり、
前記マトリクス演算手段により、前記各赤色ＬＥＤ、前記各緑色ＬＥＤ、前記各青色ＬＥＤの色度のばらつきにより表示可能な色度分布の範囲内に入るように設定して前記複数個の赤色ＬＥＤの色度、前記複数個の緑色ＬＥＤの色度および前記複数個の青色ＬＥＤの色度のばらつきを減少させることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記目標光量設定手段は、前記透過率制御手段の２次元面内の輝度分布において、前記透過率制御手段の中央部を高く、前記透過率制御手段の周辺部を低く設定することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記推定光量算出手段は、個々の前記発光素子の発光特性を記憶する手段と、当該発光素子の光量分布を記憶する手段と、前記発光特性と前記光量分布に基づいて前記表示画面全体の発光分布を算出する面内分布算出手段とを備え、
前記マトリクス演算手段と前記透過率制御手段との間に、非線形特性を乗算する変換手段を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記補正手段は、前記照明手段の輝度分布の極小点と表示画面の輝度分布の極小点とを異ならせて、前記照明手段の輝度分布に存在する極小点を無くすように、入力信号を補正することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記補正手段は、前記発光素子がもつ主波長の輝度分布の極小点と表示画面での主波長の輝度分布の極小点とを異ならせて、前記照明手段の輝度分布に存在する極小点を無くすように、入力信号を補正することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記目標光量設定手段は、表示画面内で凸型特性をもつ目標光量を設定し、
前記マトリクス演算手段は、複数種類の色信号から構成される入力信号を変換して前記透過率制御手段を駆動することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記推定光量算出手段は、発光素子の温度及び経過時間を記憶する温度・経過時間記憶手段を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記推定光量算出手段は、照明手段による各画素位置の推定光量を算出し、
前記照明手段の動作を反映させるための帰還信号を前記補正手段に伝える測定手段を設けたことを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトと液晶パネルを組み合わせて画像表示を行うディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ装置としての液晶ディスプレイは、バックライトと液晶パネルの組み合わせで構成されている。このバックライトは、液晶パネルの全面を一括又は複数分割して照明する。また、液晶パネルは、液晶素子による透過率制御（又は反射率制御）の機能をもった画素を、平面内に多数配置した構造をもち、さらに、それぞれの画素にカラーフィルタを備える。これらバックライトと液晶パネルとを組み合わせることで、全体としてカラー画像を表示するディスプレイ装置としての能力を実現できる。
【０００３】
ここでバックライトは、液晶パネルを均一に照明することが基本的な要求であり、均一とする特性としては、波長分布、輝度、半値幅、主波長などがある。ここでもし照明特性が不均一であれば、液晶パネルの入射光が不均一になり、透過率制御された液晶パネルからの出力光が不均一になり、表示画面の画質劣化をもたらすことになる。
【０００４】
例えば、蛍光灯をバックライト光源として利用する場合には、画面サイズに近い長さをもつ白色照明の蛍光灯と、この蛍光灯が発光する光線を光学的に散乱させる散乱板との組み合わせを使うことで、均一性を高めている。蛍光灯は線光源で近似できて、その発光を面光源へ変換するために、光線を混合するための空間的な経路、すなわち、容積が不可欠である。
【０００５】
近年になって、半導体発光素子の性能向上に伴い、半導体発光素子をバックライトの光源として利用することが試みられている。半導体発光素子としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオード）などがある。これらの半導体発光素子が、従来の蛍光灯と異なる性質として、発光波長分布が急峻であること、点光源で近似できる（半導体チップサイズが小さい）ことがある。
【０００６】
この点光源であるＬＥＤを面光源のバックライトとして利用するためには、蛍光灯に比べて広く拡散させなければならない。十分に拡散できなければ、むらが発生することになる。このように多数のＬＥＤ発光素子を平面内に配置してバックライトとするには、発光素子の特性ばらつき、及び、光学構造により生じる不均一性が表示品質の劣化要因となる。
【０００７】
このような、むらを抑えるには、発光素子からの光線を混合させる散乱板などの利用が有効であるが、光線の光路を確保するために容積が大きくなる。素子の特性バラツキを抑えるには、素子の選別が有効であるが、選別の手段と時間がかかる。
【０００８】
下記非特許文献１には、人間の視覚が感じる色を色信号として数値化する手法、及び、色信号を用いて表示装置のむらを補正する手法が記載されている。この非特許文献１は、人間の視覚特性に基づいて、色をＸＹＺの３種類の色信号で定量化する手法として、１９３１年にＣＩＥ（国際照明学会）が定めたＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系の詳細を記載している。
【０００９】
人間の視覚特性は、少なくとも３種類の波長分布をもつ色信号の組み合わせでカラー画像を認識することが知られており、３種類の色信号として赤緑青（ＲＧＢ）、色相・彩度・明るさ（ＨＳＬ）、又は、ＸＹＺなどが利用されている。
【００１０】
ここで、ＸＹＺ表色系は、人間の視覚特性に基づく数値化の手法であり、本来は３種類のスペクトル分布で表される視覚特性をＸＹＺと呼ぶ３つの数値に置き換えることができる。また、このＸＹＺ値を基にして、ｘｙ（スモールｘｙ）などの色度値を算出することで、色の数値化が可能となる。
【００１１】
ＲＧＢ、ＨＳＬなどについても、適宜な変換式を用いることで、ＸＹＺに信号変換することが行われている。いずれの表色系であっても、人間の視覚に基づいて色を表現するには、少なくとも３種類の色信号が必要である。
【００１２】
バックライトからの照明を受けて、透過率制御を行う液晶パネルにおいて、透過率制御を行う表示信号を修正することで、表示画面上では均一な表示品質を実現する方法が提案されている。
【００１３】
下記特許文献１は、表示画面における輝度と色相の２種の特性値に着目して、表示装置が備えるむら要因を、信号処理で補正する手法を示している。
【００１４】
しかしながら、人間の視覚が感じる色は、下記非特許文献１で示されているように、３種の信号で表される。したがって、２種の特性値のみを扱うならば、視覚特性上、次元が一つ足りないことになる。例えば、色相・彩度・明るさ（ＨＳＬ）の３次元表色系では、輝度と色相のみでは、彩度に相当する座標は無視していることになる。
【非特許文献１】新編色彩科学ハンドブック（第２版）日本色彩学会編  東京大学出版会  １９９８／０６出版
【特許文献１】特開平８−３１３８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明が対象とする課題を以下に述べる。第一に、ＬＥＤなどの半導体発光素子をバックライト光源として用いると、ＬＥＤは、蛍光灯に比べれば、点光源と言ってよく、光量分布の変化が大きい。そして、個々のＬＥＤには、発光波長分布（スペクトル）のピーク波長（主波長）、半値幅などの特性ばらつきがある。これらのばらつきは、照明の原色の違いを生み、表示画面の色むらの原因となる。このようなＬＥＤの発光波長分布（スペクトル）にばらつきがある場合には、輝度と色相のみを補正対象としていては、補正は不十分であり色むらは解消できない。
【００１６】
第二に、補正後の目標となる表示画面に供給される信号特性に着目すると、一般に、表示画面の中央部と周辺部では、光学構造的な要因から、中央部では明るく、周辺部では暗くなりやすい。また、人間の視覚では、中央部を注視することが多いことから、周辺部よりも中央部が明るいことが望ましい。それにも関わらず、表示画面全体で均一の輝度になるように、信号の補正処理を行うならば、周辺部の暗さに合わせて、中央部の明るさを落とすように、信号の補正を行うことになる。これでは、照明手段が本来もっている中央部の明るさの能力を抑えることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、表示画面内の目標光量を設定する手段と、表示画面内の各画素位置の推定光量を算出する手段と、この推定光量と目標光量に基づいてマトリクス係数を算出する手段と、このマトリクス係数を用いて画像信号をマトリクス演算するマトリクス演算手段とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、表示画面内の光量分布が目標とする光量分布となるように、照明手段によるむらを信号処理により補正する。これにより、高い表示品質を実現する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２０】
ＬＥＤなどの半導体発光素子を用いて面照明を行うバックライトと、液晶を用いた透過率（又は反射率）制御素子を面内に並べた液晶パネルとを備えて、これらバックライトと液晶パネルとを重ねることにより、バックライトからの光量を画素毎に透過率制御（又は反射率制御）することで、表示画面を形成するディスプレイ装置において、表示品質を向上させるためのむら補正を行う。
【００２１】
本発明の構成と特徴を説明するために、表示画面内にむらが発生する要因を説明する。まず、ＬＥＤをバックライトして利用するために、（１）大きさ（２）ばらつき（３）変動（温度、経過時間、駆動電圧、電流と発光特性の関係）を考慮した信号処理を行う。
【００２２】
ここで、上記（１）に関して、ＬＥＤは半導体プロセスを用いて形成される半導体素子であり、表示画面の大きさと比較するならば点光源に近い。したがって、ＬＥＤを用いてバックライトを構成するには、点光源から面光源に変換するための光学的な構造が必要になる。複数個のＬＥＤを利用するならば、ＬＥＤの配置場所に依存する光量分布のむらが発生する。
【００２３】
上記（２）に関して、半導体素子であるＬＥＤの特性は、１枚のウェーハ内でもばらつきがある。そのばらつきは、輝度、主波長、温度係数、寿命特性などがある。これらのばらつきによる視覚的に感じる変化は、例えば、色度の変化として測定することができる。
【００２４】
上記（３）に関して、半導体素子であるＬＥＤのばらつき特性は、動作条件により変動する。温度変化に伴う輝度、主波長の変化、動作積算時間に伴う輝度の変化などがある。これらのばらつきにより発生する表示画面の視覚的な画質劣化は、色度の変化として定量化することができる。
【００２５】
本発明は、上記要因により発生する表示画面上のむらを、信号処理により補正することを特徴とする。このために、現実のバックライトの光量分布を推定算出する手段と、むら補正で達成する目標光量を設定する手段とを備え、現実を目標に近づけるために、液晶パネルの表示信号に補正を行う。
【００２６】
前記バックライトの推定光量は、予めメモリに用意した発光手段（ＬＥＤ）の特性データを利用する。特性データとして、複数の温度条件におけるバックライト全面の輝度分布を予め測定することで得ることができる。あるいは、個々の発光手段の特性データから、バックライト全面の輝度分布を計算によって算出することができる。
【００２７】
前記設定する目標光量は、白又は原色を表示した場合に、表示画面が凸型特性の輝度分布になるように設定する。つまり、表示画面内の輝度分布が、中央部が高く周辺部が低くなるようにする。これは、人間が表示画面を観察するにおいて、中央部に注意力が集中しやすいことを仮定して、中央部の輝度を向上させることで、視覚的な画質を向上させるためである。
【００２８】
図１は、本発明に係るディスプレイ装置における信号処理装置の基本構成図である。バックライト（又は照明手段）１０が発光する光量を、液晶素子による画素毎の透過率制御手段１１で制御して、画像を表示画面に形成する。
【００２９】
照明手段１０による表示画面内の光量分布の推定光量を、推定光量算出手段１３を用いて算出する。ここで、照明手段１０の特性データを推定光量算出手段１３に設定するために、照明手段１０と推定光量算出手段１３とを図１中の点線矢印で示す信号線で両方を接続してもよい。
【００３０】
入力する画像信号１６の最大値に相当する表示画面の最大輝度の分布を、目標光量設定手段１２を用いて設定する。本発明の特徴は、最大輝度の分布を表示画面内で凸型分布となるように、目標光量を設定することにある。
【００３１】
このように、設定した目標光量とするために、算出した推定光量を用いて、透過率制御手段１１を駆動する信号の補正を行う。このために、目標光量と推定光量とを用いてマトリクス係数算出手段１４にて補正係数を算出し、この補正係数を用いてマトリクス演算手段１５により、入力画像信号１６の補正処理を行う。
【００３２】
すなわち、入力画像信号１６は、目標光量設定手段１２と、推定光量算出手段１３と、マトリクス係数算出手段１４と、マトリクス演算手段１５とからなる補正手段１８によって、補正処理が行われる。
【００３３】
ここで、入力する画像信号は、任意の形式で表される少なくとも３種類の色信号の組み合わせであり、これらの色信号の補正処理は、これらの組み合わせで表される画像信号を対象にして演算を行う。例えば、ＸＹＺ表色系で表されるＸＹＺ値、あるいは、ＸＹＺ値に変換可能な任意信号を利用する。
【００３４】
本発明においては、視覚の波長分布特性を考慮したＸＹＺ表色系で表される３種の数値ＸＹＺを基本的に利用する。さらに、ＸＹＺを座標変換して得られるＲＧＢ表色系で表される３種の赤緑青（ＲＧＢ）信号を利用することができる。
【００３５】
ここで、バックライトによる幾つかの発光分布の差異を説明する。バックライトとして、ＣＲＴ、ＰＤＰのように画素毎に発光するディスプレイは、画素毎の輝度むらが生じやすい。しかし、画素の大きさは画面にくらべれば小さいことから、画素毎の輝度むらは視覚で感知できない場合が多い。また、蛍光灯をバックライトとして利用する液晶ディスプレイでは、蛍光灯の輝度むらが発生する。しかし、蛍光灯は画面と同じ長さをもち、拡散板などの光学的な構造を供えるため、視覚的に感知しにくい。
【００３６】
一方、ＬＥＤチップは、画素よりも大きく、画面よりも小さく、上記２つのディスプレイの中間的な大きさをもっている。そのため、ＬＥＤチップによるバックライトは、視覚的に感知しやすい周期のむらが発生しやすい構造的な要因をもっている。
【００３７】
そこで、バックライトに、少なくとも３種の主波長をもつ発光素子としてＲＧＢ３種のＬＥＤを利用する場合を説明する。ＬＥＤを利用するバックライトは、点光源から面光源へ変換する光学構造に起因する光量分布のばらつきがあり、また、半導体素子に起因する発光波長の分布と強さのばらつきがあり、それぞれは独立変数となるから、複数のＬＥＤチップの組み合わせで作られるバックライトは、バックライト面内で均一な特性にはならない。照明の不均一性が、視覚で感じられるならば、画質劣化となる。不均一性を数値化するには、視覚特性に基づく座標系を用いることで、画質劣化と対応をつけることができる。
【００３８】
ここで、視覚特性は３種の波長感度特性をもつこと、カラー画像を表示するには少なくとも３種の原色が必要なこと、画像信号はＲＧＢ（又はＸＹＺ）の３色信号で作られていることなどの事実から、バックライトの照明むらは、少なくとも３種の数値で定量化しなければならないことは明らかである。言い換えれば、２種以下の数値で、照明むらを定量化することはできない。
【００３９】
視覚特性に基づく座標として、ＣＩＥが定めているＸＹＺ表色系がある。等色関数と呼ばれる視覚がもつ３種の波長感度特性に基づいて算出される数値がＸＹＺである。バックライト面内の照明分布を、視覚に感じられる特性に換算する場合において、ＸＹＺ表色系で表す３種の数値ＸＹＺ、あるいはＸＹＺから換算して得られるｘｙＹ（色度を表す数値ｘとｙ、輝度に表す数値Ｙ）、を利用することができる。この３種の数値と、ディスプレイ装置を駆動するＲＧＢ信号との対応関係を設定することで、すなわち、信号処理において算出される結果を用いてディスプレイ装置を駆動することで、照明むらを軽減する。
【００４０】
本発明は、図１に示すように、照明手段１０の発光分布の推定光量を算出する推定光量算出手段１３と、目標とする発光分布の目標光量を設定する目標光量設定手段１２とを備え、信号処理によるむら補正を実現する。以下、推定光量算出手段１３と目標光量設定手段１２について説明する。
【００４１】
本発明における推定光量算出手段１３を用いて、照明手段１０における代表的なＬＥＤチップの発光分布の形状を記憶しておき、複数箇所に配置されたＬＥＤチップのそれぞれの発光分布を足し合わせることで、照明手段１０全面の発光分布の推定光量を算出する。
【００４２】
この照明手段１０は、ディスプレイ画面の全体を照射する面光源とするために、複数のＬＥＤを組み合わせている。多くのＬＥＤは、例えば、正面方向が最も明るく周辺方向にいくほど暗くなるといった、角度依存の発光分布特性を有している。また、ＬＥＤの大きさが小さいほど、配置場所の任意性が高まる。
【００４３】
これらの要因により、図２（１）に示すように、複数個のＬＥＤを組み合わせた面光源は、面内の明るさのむらが生じることになる。むらが存在することは、面内の光量分布に、図２（１）に示すように、複数の極小点があるということができる。この極小点は、個々のＬＥＤの主波長についてもいえる。
【００４４】
これを防止して均一な面発光を実現するために、発光素子からの光線が十分に混合するように光学的な手段を利用する方法がある。例えば、光拡散板を用いることで、角度依存性を緩和することができる。しかし、この方法は、光の反射屈折を増やして光線を混合させることが動作原理であり、反射屈折で均一化するには、ある程度の光路が必要であり、これが照明手段の厚みとなる。
【００４５】
また、照明手段１０の構造として、中央部は光線の分布が四方八方から集まるのに対して、周辺部は光線が届けられる方向が限定される。したがって、このような構造では、図２（２）の点線で示すように、面内の輝度分布は中央部が高く周辺部が低くなる。ここで、面内を均一の輝度分布にすることを目的とするならば、図２（２）の実線で示すように、周辺部の輝度に、全体を合わせるような信号処理しか取り得ない。この場合、周辺部に比べて高い中央部の輝度を有効利用できないことになる。
【００４６】
そこで、本発明における目標光量設定手段１２を用いて、図２（３）の実線で示すように、画面内の輝度分布が、中央部が高く周辺部が低くなるように、すなわち、表示画面の両端において極小点をもち画面内の輝度が凸型特性となるように、目標設定する。視覚的に周辺部よりも中央部を着目する傾向にあることを利用して、中央部の輝度を相対的に高く設定する。これにより、図２（３）の点線で示すように、現実の輝度分布に存在する極小点を無くして、視覚的に感じる画質劣化を防止できる。
【００４７】
従来、バックライトの光源として広く利用されている蛍光灯の発光分布は、複数のピークをもち、その波形は複雑な形状をもつことから、簡単に数値化することは困難である。
【００４８】
しかし、ＬＥＤなどの半導体発光素子は、一つの主波長を中心とした正規分布に近い分布特性をもつ。このため定常状態における発光分布特性は、主波長、半値幅、高さの３種の特性で表現することができる。ＲＧＢ３原色を発光するには、３種の主波長をもつＬＥＤを用意することになる。同じ主波長をもつものとして、同じ製品番号（又は製品名）が付けられた群のなかで、個々の素子による特性ばらつきがあり、動作条件により変動する。変動をもたらす主な要因としては、駆動電圧と電流、動作経過時間及び温度がある。
【００４９】
一方、液晶素子に付加するカラーフィルタの透過波長分布が、ＬＥＤの発光波長分布に比べて広い場合には、ＬＥＤの発光波長分布がカラーフィルタに遮られることなく、表示画面に出力されることになる。なお、バックライトと液晶パネルとの間に配置する部材の影響を受けるが、基本的な波長分布が保存されることから、ＬＥＤ特性の変化が、表示画面においても同様に観察されることになる。ＬＥＤの色度と表示画面の色度は基本的に一致することから、その変化も一致することになる。
【００５０】
ここで、波長分布に基づく視覚化は、図３（１）に示すような（ｘｙ）色度分布図上の点としてプロットでき、主波長が異なるＲＧＢ３原色のＬＥＤは、異なる点Ｒ，Ｇ，Ｂにプロットされる。そして、Ｒに相当する主波長を有するＬＥＤにおいて、ある生産ロットに含まれる複数のＬＥＤチップに、主波長のばらつきがあるならば、（ｘｙ）色度分布図上で、図３（１）の四角の示すように、広がりをもつ面積内の異なる点にプロットされる。また、同様に、ＧとＢに相当する主波長を有する複数のＬＥＤについても、図３（１）の四角で示すように、広がりをもった色度分布となる。
【００５１】
また、温度に依存して発光波長分布が変化する場合には、図３（２）に示すような（ｘｙ）色度図上の異なる点にプロットされる。このように、単一のＬＥＤチップについて、温度をパラメータとして、（ｘｙ）色度図上の点としてプロットするならば、軌跡を描くことになる。
【００５２】
本発明では、少なくとも３種の原色を発光するＬＥＤバックライトにおいて、それぞれの原色を発光するＬＥＤ群のなかで、つまり、同じ製品番号又は製品名であり、かつ、主波長が異なるＬＥＤを利用する。また、本発明では、温度により特性変化する発光素子を利用する。
【００５３】
そのために、本発明は、図１に示すマトリクス演算手段１５を用いて、透過率制御手段（又は液晶パネル）１１を駆動するＲＧＢ信号を補正する。これによって、バックライト１０におけるＬＥＤの色度の変化よりも液晶パネル１１における表示画面の色度の変化を減少させる。これを実現するために、図１に示す目標光量設定手段１２は、主波長が分布する発光素子で表示可能な色域を目標色域として設定する。
【００５４】
また、図１に示す推定光量算出手段１３が出力するバックライトの推定光量は、例えば、カメラを用いてバックライトを予め撮影することで取得できる。予め、各種の条件設定におけるバックライトの撮影データを用意しておき、実際の使用条件に基づいて撮影データを取り出すことで、現実のバックライトの光量を推定することができる。このためには、条件に対応付けた表形式のメモリを用意して、表のなかに撮影データをバックライトの特性データとして書き込んでおけばよい。条件設定は、温度、動作累積時間などを利用する。
【００５５】
あるいは、図４に示すように、バックライトを構成する個々の部品の特性データを用意しておき、実際の使用条件に基づいて個々の特性データを取り出して、それらを組み合わせることでバックライト全面の光量を算出することで、現実のバックライトの光量を推定することができる。
【００５６】
このために、個々の特性データとして、例えば、ＬＥＤチップの電圧、電流、温度、ＸＹＺの関係を、表形式のメモリに書き込んでおく。また、ＬＥＤチップの光量分布の等高線を用意する。これより、個々のＬＥＤチップのＸＹＺ光量分布を、表示面内の全てのチップについて足し合わせることで、表示面内の光量分布の推定光量を算出することができる。
【００５７】
図５に、図１に示す推定光量算出手段１３において、上記した個々の特性データから、現実のバックライト全面の光量分布を算出する手段の構成図を示す。バックライトを構成するＬＥＤなどの、図４に示す個々の発光素子の発光特性（ＸＹＺ値など）を記憶する手段２２と、図４に示す単一の発光素子の代表的な光量分布を記憶する手段２３とを用意して、予めデータを書き込んでおく。
【００５８】
ＸＹＺ面内分布算出手段２１は、上記記憶手段２２と２３のデータに基づいて、バックライト面内の光量分布を算出する。例えば、チップ単独の光量分布に、個々のチップの発光特性（Ｘ）を掛け合わせることで、このチップによる面内の発光特性（Ｘ）の光量分布を算出できる。図示してない面メモリを用意して、このチップの配置場所及び分布範囲に相当するメモリアドレスに、算出結果を書き込む。同様にして、残るチップの光量分布を算出して、面メモリの内容に足し合わせることを、全てのチップについて行う。
【００５９】
こうして、バックライトを構成する全てのチップについて、バックライト光量分布の寄与を算出、足し合わせることができるので、その結果をもって、バックライト光量分布の推定光量とする。そして、ＸＹＺ面内分布算出手段２１の画素位置２６を設定することで、この画素位置での推定光量を出力することができる。例えば、画素位置２６は面内をスキャンするように設定すればよい。
【００６０】
さらに、バックライトの温度、動作累積時間などの条件に基づいて、チップ特性の補正を行うことができる。例えば、図５に示すように、予めチップ特性と温度・経過時間の関係を記憶する温度・経過時間記憶手段２４を用意して、センサなどの計測手段により入手した計測値２７を用いて、この温度・経過時間記憶手段２４を読み出して、個々のチップのＸＹＺ値を修正する。
【００６１】
これらの計算は、画像信号の１フレーム周期内、あるいは複数フレーム周期で演算する。また、この計算は、画素毎に、あるいは複数画素毎に演算することで、演算負荷を軽減することができる。計算結果は、図示してないがメモリに蓄積して、必要とするタイミングで読み出す。
【００６２】
このようにして、面内の各画素位置における、図１に示す照明手段１０によるＸＹＺ値が求まり、この値による原色点が面内で均一になるようにマトリクス係数を算出すればよい。
【００６３】
図６は、図１に示すマトリクス演算手段１５において、３種の色信号を入力して、マトリクス演算を行い、その演算結果である３種の色信号を出力する回路図である。このような３入力３出力のマトリクス演算は、色信号間の相互作用を９個の係数で表すことになる。本発明では、バックライトの画素毎のばらつきを補正するために係数を設定する。
【００６４】
マトリクス演算の具体的な実行手段の構成は限定するものではなく、全ての演算を回路として準備する、いわゆるパイプライン構成にしたり、また、ソフトウェアで実行したりするなどの方法を利用できる。
【００６５】
ここで、マトリクス係数算出手段１４の補正係数の算出手順について、次式（１）を用いて説明する。
【数１】
0005180436.tif 000002
【００６６】
式（１）の左辺は、入力したＲＧＢ信号から目標とする表示特性ＸＹＺを出力する関係式、また、式（１）の右辺は、入力したＲＧＢ信号による発光特性ＸＹＺに補正係数Ｃを掛けた関係式である。そして両辺が等しくなるように係数Ｃを算出する。
【００６７】
例えば、ＲＧＢ信号のそれぞれを０（最小信号）と１（最大信号）に割り振ることで、連立方程式に簡単化できる。連立方程式を解いて係数Ｃを算出することは容易である。
【００６８】
ここで、左辺に設定する目標ＸＹＺは、ＬＥＤチップのばらつきにより表示可能な色度分布の範囲内に入るように設定する。また、輝度Ｙは、面内凸型となるように、画素毎の目標を設定する。このような目標設定から得られた補正係数Ｃを用いて、入力画像信号を補正することにより、色むらを解消することできる。
【００６９】
なお、図１に示した基本構成図において、透過率制御手段１１を液晶パネルで構成する場合には、マトリクス演算手段１５の出力に液晶素子の入出力特性、すなわち非線形特性（ガンマ特性）を乗算することが望ましい。このため、図７に示すように、マトリクス演算手段１５と透過率制御手段１１との間に、ガンマ変換手段１９を配置して、信号を変換する。
【００７０】
ガンマ特性を乗算する方法、また、解除する方法は限定するものではなく、デジタル信号処理では、変換表、関数近似などを利用できて、アナログ信号処理では、抵抗のラダー回路、オペアンプを用いた関数発生回路などを利用することができる。
【００７１】
また、照明手段１０の動作をフィードバックするためには、温度、輝度、電流、電圧、動作累積時間などの測定手段１７を備えて、信号を帰還することで実現できる。帰還信号を、補正手段１８の、例えば、推定光量算出手段１３に伝えることで、ＬＥＤチップの動作条件を反映した発光分布の算出を行うことができる。
【００７２】
本発明におけるマトリクス演算手段１５は、いわゆる色信号の変換処理と兼用することができる。例えば、ＲＧＢ信号とＸＹＺ信号のように、変換可能でありながら異なる定義がされた色信号について、色信号の変換処理を目的としながら、マトリクス演算手段１５で信号処理を行うことができる。したがって、色信号の変換処理と同時に、むら補正の係数を反映させることで、色信号の変換とむら補正を一括して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の基本構成図
【図２】光量分布の目標設定の説明図
【図３】半導体発光素子の色度ばらつきの説明図
【図４】光量分布の推定に用いるデータの説明図
【図５】推定光量算出手段１３の構成例
【図６】マトリクス演算手段１５の構成例
【図７】本発明の他の基本構成図
【符号の説明】
【００７４】
１０…照明手段、１１…透過率制御手段、１２…目標光量設定手段、１３…推定光量算出手段、１４…マトリクス係数算出手段、１５…マトリクス演算手段、１６…画像信号、１７…測定手段、１８…補正手段、１９…ガンマ変換手段、２１…ＸＹＺ面内分布算出手段、２２…発光特性記憶手段、２３…光量分布記憶手段、２４…温度・経過時間記憶手段、２６…画素位置、２７…計測値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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